硬質合金球的力學性能

硬質合金球以高硬度、高抗壓強度、中等抗彎強度、低衝擊韌性及優異的耐磨性與抗腐蝕性為特徵，其力學性能綜合表現使其成為高負荷、惡劣工況下的理想材料。

1. 硬度：超高硬度，耐磨性卓越

數值範圍：硬質合金球的硬度通常≥90.5 HRA（洛氏硬度A尺規），部分產品可達HRC 80-90（維氏硬度約1800-2200 HV），遠超高速鋼（HRA 82-87）和工具鋼（HRC 60-65）。

性能表現：高硬度使其在高速切削、磨削、衝壓等加工中保持刃口鋒利，減少磨損。例如，硬質合金球的耐磨性是傳統鋼珠的數十至上百倍，可長期承受高負荷摩擦而不失效。

應用場景：適用於加工硬質材料（如淬火鋼、不銹鋼、鈦合金）或粘性材料（如鋁合金、銅合金），減少粘刀現象，提高加工精度。

2. 抗壓強度：極高，耐衝擊載荷

數值範圍：硬質合金球的抗壓強度可達3500-5600 MPa，熱等靜壓產品甚至超過6000 MPa，是淬火合金工具鋼（24-26 MPa）的200倍以上。

性能表現：高抗壓強度使其能承受極端壓力而不破裂，例如在高壓衝壓、深孔鑽削或重載滾動軸承中，硬質合金球可長期穩定運行。

影響因素：鈷含量對抗壓強度影響顯著。鈷含量5%時，抗壓強度達到峰值；細晶粒硬質合金的抗壓強度高於粗晶粒產品。

3. 抗彎強度：中等，受成分與工藝調控

數值範圍：常見鎢鈷類（YG類）硬質合金球的抗彎強度為1200-2500 N/mm²，鎢鈦鈷類（YT類）為1150-1430 N/mm²，鎢鈦鉭鈷類（YW類）為1200-1350 N/mm²。

性能表現：抗彎強度反映材料抵抗彎曲斷裂的能力。例如，YG20硬質合金球的抗彎強度可達2500 N/mm²，適用於需要一定韌性的場合（如拉絲模、軋輥）。

影響因素：

鈷含量：鈷含量越高，抗彎強度越高（如YG8N的抗彎強度比YG8高25%）。

晶粒尺寸：粗晶硬質合金的抗彎強度高於中晶粒產品，但細晶粒產品韌性更好。

缺陷控制：孔隙、裂紋等缺陷會顯著降低抗彎強度，因此燒結工藝需嚴格控制。

4. 衝擊韌性：較低，但可通過成分優化

數值範圍：硬質合金球的衝擊韌性約為退火鋼的1/9（常溫），高溫時更低（僅為鋼的幾百分之一）。

性能表現：低衝擊韌性導致硬質合金球在受到衝擊載荷時易脆斷，因此需避免在振動劇烈或衝擊頻繁的場合單獨使用。

優化方向：

增加鈷含量：鈷含量提高可提升衝擊韌性（如YG20的韌性優於YG6）。

添加韌性相：少量添加TaC、NbC等可細化晶粒，提高韌性。

梯度結構：通過表面高鈷、芯部低鈷的設計，改善抗崩性。

5. 耐磨性與抗腐蝕性：綜合優勢顯著

耐磨性：硬質合金球的耐磨性源于高硬度和化學穩定性。例如，在加工鋁合金時，其壽命是高速鋼球的10倍以上。

抗腐蝕性：對酸、堿等化學物質具有一定耐腐蝕性，含鎳硬質合金在腐蝕性環境中表現更優。但需注意，WC在>600℃時易氧化，需通過塗層（如TiAlN）保護。

6. 熱膨脹係數與密度：物理性能穩定

熱膨脹係數：4-7×10⁻⁶/℃，較低的熱膨脹率使其在溫度變化時尺寸穩定性好，適用於精密加工。

密度：約14.85-15.5 g/cm³，高密度賦予其良好的導熱性和抗振動性能。

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